DE102014112783A1

DE102014112783A1 - Druckluftsystem mit modifizierbarer Förderrate

Info

Publication number: DE102014112783A1
Application number: DE102014112783.8A
Authority: DE
Inventors: Zoltán Bordacs; Csongor Döme
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-03-10
Also published as: CN106794831A; EP3188945A1; WO2016034723A1; CN106794831B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckluftsystem (1) eines motorisierten Fahrzeuges, umfassend ein Druckluftreservoir (2) zur Bevorratung von Druckluft (3), ein pneumatisch damit verbundenes Bremssystem (4) zur Bremskraftbeaufschlagung eines Rades (5) des Fahrzeugs, eine Kolbenpumpe (6) zur Befüllung des Druckluftreservoirs (2) sowie eine die Kolbenpumpe (6) mit einer Drehzahl antreibende Antriebsvorrichtung (7), wobei mindestens ein Sensor (8) zur Erfassung mindestens eines Fahrzeugparameters vorgesehen ist, gemäß dessen Betrag die Drehzahl der Antriebsvorrichtung (7) über eine Steuerungsanfrage einer Steuereinheit (10) modifizierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckluftsystem eines motorisierten Fahrzeuges, umfassend ein Druckluftreservoir zur Bevorratung von Druckluft, ein pneumatisch damit verbundenes Bremssystem zur Bremskraftbeaufschlagung eines Rades des Fahrzeuges, eine Kolbenpumpe zur Befüllung des Druckluftreservoirs sowie eine die Kolbenpumpe mit einer Drehzahl antreibende Antriebsvorrichtung. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Befüllung eines Druckluftreservoirs eines solchen Druckluftsystems.
Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf motorisierte Fahrzeuge, bei denen ein Bremssystem vorgesehen ist, bei welchem ein Bremsbelag durch Druckluft angetrieben auf die Bremsscheibe eines Rades gedrückt wird, um dieses abzubremsen. Ein solches Bremssystem verfügt üblicherweise über einen Kolbenkompressor, mit welchem die Druckluft erzeugt wird. Der Kolbenkompressor wird dabei üblicherweise entweder über eine eigene, dedizierte Antriebsvorrichtung angetrieben, oder beispielsweise über den gleichen Motor, der auch das Fahrzeug antreibt. Da ggf. zum Aktivieren der Bremsvorrichtung hohe Volumenströme vonnöten sind, die der Kompressor nicht notwendigerweise bereitstellen kann, wird der Kompressor nicht zur unmittelbaren Auslösung der Bremsen eingesetzt, sondern dazu, ein Druckluftreservoir aufzufüllen, welches dann, beispielsweise über Öffnung von Ventilen, welche wiederum elektrisch oder pneumatisch betätigt sein können, die Bremsen antreibt. Somit ist eine Befüllung des Druckluftreservoirs insbesondere beispielsweise nach Bremsvorgängen oder auch nach Aktivierung anderer an das Druckluftsystem gekoppelter Druckluftverbraucher oder auch im Falle von durch ein Leck austretender Druckluft vonnöten.
Im allgemeinen Stand der Technik wird zur Befüllung des Druckluftreservoirs die Kolbenpumpe ohne Getriebeübersetzung beispielsweise von dem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs angetrieben. Insbesondere weist die Kolbenpumpe dann also die gleiche Drehzahl auf wie der Verbrennungsmotor. Da allerdings der Verschleiß einer Kolbenpumpe von der akkumulierten Dauer von deren Betätigung abhängt, bzw. da ihre Lebensdauer sich antiproportional zu ihrer Betätigungsdauer verhält, ist es wünschenswert, die Kolbenpumpe nur über möglichst kurze Zeiträume zu betätigen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Druckluftsystem zu schaffen, bei welchem eine Kolbenpumpe zur Befüllung des Druckluftreservoirs möglichst verschleißarm eingesetzt wird.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem Druckluftsystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein die Erfindung betreffendes Verfahren wird in Anspruch 8 vorgestellt.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass mindestens ein Sensor zur Erfassung mindestens eines Fahrzeugparameters vorgesehen ist, gemäß dessen Betrag die Drehzahl der Antriebsvorrichtung über eine Steuerungsanfrage einer Steuereinheit modifizierbar ist.
Der Vorteil an dieser technischen Lehre ist darin zu sehen, dass durch Modifikation der Drehzahl der Antriebsvorrichtung insbesondere die Drehzahl des Kolbenkompressors erhöht werden kann, um die Befüllung des Druckluftreservoirs zu beschleunigen. Der mindestens eine Sensor dient dabei beispielsweise zum Feststellen der Notwendigkeit der Befüllung des Druckluftreservoirs und auch zur Überwachung von Parametern, die die maximale aufwendbare Drehzahl des Kolbenkompressors begrenzen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine Sensor als Temperatursensor und der mindestens eine Fahrzeugparameter als die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs oder die Temperatur der durch die Kolbenpumpe angesaugten Luft, oder als die Temperatur von die Kolbenpumpe und/oder die Antriebsvorrichtung schmierenden Schmieröls oder als die Lufttemperatur innerhalb des Druckluftreservoirs ausgebildet ist.
Der Vorteil der Überwachung der Umgebungstemperatur des Fahrzeuges, insbesondere der durch die Kolbenpumpe angesaugten Luft, besteht unter anderem darin, dass beispielsweise bei Minusgraden, bei denen beispielsweise Trocknungsmittel des Druckluftsystems gefrieren und somit unwirksam werden können, die Drehzahl des Kompressors bzw. der Ansaugvolumenstrom reduziert wird, um eine Erwärmung der durchströmenden Luft während des Ansaugvorgangs zu ermöglichen. Der Vorteil der Überwachung der Temperatur des Schmieröls oder der Kühlflüssigkeit, die beispielsweise in der Antriebsvorrichtung oder der Kolbenpumpe eingesetzt werden, besteht darin, dass bei zu starker Erhitzung von Schmieröl oder Kühlflüssigkeit die Drehzahl des Kolbenkompressors entsprechend gedrosselt werden kann. Somit werden insbesondere durch Überhitzung verursachte Schäden an Kolbenkompressor oder Antriebsvorrichtung vermieden.
Der Vorteil der Überwachung der Lufttemperatur innerhalb des Druckluftreservoirs besteht insbesondere darin, dass durch Kenntnis dieser Temperatur als thermodynamischer Zustandsgröße beispielsweise unter gleichzeitiger Kenntnis des darin vorliegenden Druckes auf die Teilchenmenge bzw. die Masse der darin enthaltenen Luft geschlossen werden kann. Ein Unterschreiten dieser Luftmasse beispielsweise unter einen vorher festgelegten Schwellwert kann als Auslösekriterium zur Aktivierung der Kolbenpumpe genutzt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine Sensor als Drucksensor und der mindestens eine Fahrzeugparameter als der Reifendruck mindestens eines Rades des Fahrzeugs, oder als der Luftdruck oder als die Luftmasse oder als die Luftmenge innerhalb des Luftdruckreservoirs oder der als durch Leckage dem Druckluftsystem entweichende Luftstrom ausgebildet ist.
Der Vorteil der Überprüfung des Reifendruckes ergibt sich insbesondere bei Fahrzeugen, bei denen dieser Reifen über das Druckluftsystem, beispielsweise auch während der Fahrt, befüllt werden kann. Ein Absinken des Reifendruckes kann dabei ein Auffüllen des Luftdruckreservoirs, also eine Aktivierung oder Beschleunigung der Kolbenpumpe erfordern.
Die Überprüfung des Luftdruckes bzw. der Luftmasse in dem Druckluftreservoir bzw. des Volumenstromes, der durch Leckage dem Druckluftsystem entweicht, kann ebenfalls als Kriterium verwendet werden, um die Geschwindigkeit der Kolbenpumpe bzw. deren Aktivierung auszulösen.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme überwacht der mindestens eine Sensor die Aktivität mindestens eines Druckluftverbrauchers des Druckluftsystems, wie beispielsweise Parkbremsen oder pneumatische Hilfssysteme. Durch Überwachung dieser Druckluftverbraucher kann eine dadurch erforderliche Erhöhung der Drehzahl des Kolbenkompressors ausgelöst werden.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist die Antriebsvorrichtung der Kolbenpumpe als Verbrennungsmotor oder elektrischer Motor oder hydrodynamischer Motor und oder mindestens ein Rad des Fahrzeugs ausgebildet. Der Vorteil hieran besteht darin, dass als Antriebsvorrichtung ein bereits bestehendes System eingesetzt wird, das zudem in seiner Drehzahl ansteuerbar ist.
Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist die Kolbenpumpe an einen Nebenantrieb angeschlossen. Dies ermöglicht eine einfache Anschließung der Kolbenpumpe parallel zu der eigentlichen, primären, zweckmäßigen Verwendung des Antriebes. Ein solcher Nebenantrieb kann beispielsweise als aus dem Gehäuse des Antriebes herausragende Welle ausgebildet sein.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuerungsanfrage als Gangschaltanfrage und / oder Drehzahländerungsanfrage an die Antriebsvorrichtung ausgebildet ist. Hier ist der Vorteil insbesondere darin zu sehen, dass beispielsweise während der Fahrt durch gleichzeitiges Erhöhen der Drehzahl der Antriebsvorrichtung und gleichzeitiges Herunterschalten des eingelegten Ganges bzw. der beispielsweise durch ein Getriebe verursachten Übersetzung der Drehzahl des Antriebes zu einer Drehzahl eines Rades, erreicht werden kann, dass bei gleichbleibender Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine Erhöhung der Drehzahl der Kolbenpumpe erreicht werden kann.
Ein die Erfindung betreffendes Verfahren sieht die Messung eines für die Druckluftversorgung relevanten Parameters und die anschließende Anpassung der Drehzahl der Kolbenpumpe an diesen Parameter vor.
Weitere die Erfindung verbessernden Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die Figur zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Druckluftsystems als Blockschaltbild.
Gemäß Figur umfasst das Druckluftsystem 1 eines hier nicht weiter dargestellten motorisierten Fahrzeuges ein mit Druckluft 3 gefülltes Druckluftreservoir 2, welches pneumatisch mit einem Bremssystem 4 verbunden ist. Dieses Bremssystem 4 besteht im Wesentlichen aus einem pneumatisch betätigbaren Aktuator, der auf eine Bremsanfrage hin einen Bremsbelag gegen die hier nicht dargestellte Bremsscheibe eines Rades 5 des Fahrzeuges drückt.
Zur Füllung des Druckluftreservoirs 2 mit Druckluft 3 ist damit eine Kolbenpumpe 6 pneumatisch verbunden, welche angesaugte Umgebungsluft des Fahrzeuges komprimiert und in das Druckluftreservoir 2 pumpt. Der Volumenstrom der angesaugten bzw. in das Druckluftreservoir 2 gepumpten Luft hängt dabei unmittelbar von der Drehzahl der Kolbenpumpe 6 ab. Eine höhere Drehzahl bewirkt also insbesondere eine kürzere Dauer, über die die Kolbenpumpe 6 betätigt sein muss, um das Druckluftreservoir 2 aufzufüllen. Insbesondere sind kurze Betriebsdauern der Kolbenpumpe 6 wünschenswert, um deren Verschleiß zu verringern.
Die Kolbenpumpe 6 ist zum Antrieb bzw. zur Energieversorgung an dem Nebenanschluss 9 der Antriebsvorrichtung 7 in Form eines Verbrennungsmotors des Fahrzeuges angeschlossen. Dadurch ist die Drehzahl der Kolbenpumpe 6 immer gleich der Drehzahl der Antriebsvorrichtung 7. Somit kann beispielsweise die Drehzahl des Verbrennungsmotors im Leerlauf erhöht werden, um die Befüllungszeit des Druckluftreservoirs 2 zu verringern. Ebenso ist es denkbar, während der Fahrt die Drehzahl des der Antriebsvorrichtung 7 zu erhöhen, und gleichzeitig durch ein hier nicht dargestelltes Getriebe die Drehzahl des Rades 5, also mittelbar darüber die Geschwindigkeit des Fahrzeuges, konstant zu halten.
Die Antriebsvorrichtung 7 wird angesteuert durch eine Steuereinheit 10, welche mit einem Sensor 8 kommuniziert, welcher beispielsweise die Temperatur des den Verbrennungsmotor und die Kolbenpumpe 6 schmierenden Schmieröls überwacht. Bei Überschreiten einer kritischen Temperatur wird die Drehzahl der Kolbenpumpe 6 durch Herabsetzen der Drehzahl der Antriebsvorrichtung 7 gesenkt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hervor denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass der Sensor thermodynamische Zustandsgrößen der Druckluft in dem Druckluftreservoir überwacht, bzw. das mehrere Sensoren vorgesehen sind, die verschiedene der in den Ansprüchen benannten Parameter überwachen, um gemäß einer in der Steuereinheit vollzogenen Auswertung der Messwerte die Drehzahl der Antriebsvorrichtung und somit der Kolbenpumpe zu regulieren.
Bezugszeichenliste

1: Druckluftsystem
2: Druckluftreservoir
3: Druckluft
4: Bremssystem
5: Rad
6: Kolbenpumpe
7: Antriebsvorrichtung
8: Sensor
9: Nebenantrieb
10: Steuereinheit

Claims

Druckluftsystem (1) eines motorisierten Fahrzeuges, umfassend ein Druckluftreservoir (2) zur Bevorratung von Druckluft (3), ein pneumatisch damit verbundenes Bremssystem (4) zur Bremskraftbeaufschlagung eines Rades (5) des Fahrzeugs, eine Kolbenpumpe (6) zur Befüllung des Druckluftreservoirs (2) sowie eine die Kolbenpumpe (6) mit einer Drehzahl antreibende Antriebsvorrichtung (7), dadurch gezeichnet, dass mindestens ein Sensor (8) zur Erfassung mindestens eines Fahrzeugparameters vorgesehen ist, gemäß dessen Betrag die Drehzahl der Antriebsvorrichtung (7) über eine Steuerungsanfrage einer Steuereinheit (10) modifizierbar ist.
Druckluftsystem (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8) als Temperatursensor und der mindestens eine Fahrzeugparameter als die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs oder die Temperatur der durch die Kolbenpumpe (6) angesaugten Luft, oder als die Temperatur von die Kolbenpumpe (6) und/oder die Antriebsvorrichtung (7) schmierenden Schmieröls oder als die Lufttemperatur innerhalb des Druckluftreservoirs (2) ausgebildet ist.
Druckluftsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8) als Drucksensor und der mindestens eine Fahrzeugparameter als der Reifendruck mindestens eines Rades (5) des Fahrzeugs oder als der Luftdruck oder als die Luftmasse oder als die Luftmenge innerhalb des Druckluftreservoirs (2) oder als der durch Leckage dem Druckluftsystem (1) entweichende Luftstrom ausgebildet ist.
Druckluftsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Sensor (8) Aktivität mindestens eines Druckluftverbrauchers überwacht und der mindestens eine Fahrzeugparameter als die Aktivität mindestens eines Druckluftverbrauchers ausgebildet ist.
Druckluftsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (7) der Kolbenpumpe (6) als Verbrennungsmotor oder elektrischer Motor oder hydrodynamischer Motor oder als mindestens ein Rad (5) des Fahrzeugs ausgebildet ist.
Druckluftsystem (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass die Kolbenpumpe (6) an einem Nebenantrieb (9) der Antriebsvorrichtung (7) angeschlossen ist.
Druckluftsystem (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsanfrage als Gangschaltanfrage und/oder Drehzahländerungsanfrage an die Antriebsvorrichtung (7) ausgebildet ist.
Verfahren zur Befüllung eines Druckluftreservoirs (2) eines Druckluftsystems (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend Verfahrensschritte, bei denen durch eine Kolbenpumpe (6) Druckluft (3) in das Druckluftreservoir (2) gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Fahrzeugparameter durch den mindestens einen Sensor (8) erfasst wird und die Drehzahl der Antriebsvorrichtung (7) in Abhängigkeit des Fahrzeugparameters modifiziert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch den mindestens einen Sensor (8) die Umgebungstemperatur des Fahrzeugs oder die Temperatur der durch die Kolbenpumpe (6) angesaugten Luft, oder die Temperatur von die Kolbenpumpe (6) und/oder die Antriebsvorrichtung (7) schmierenden Schmieröls oder die Lufttemperatur oder der Luftdruck oder die Luftmasse oder die Luftmenge innerhalb des Druckluftreservoirs (2) oder der durch Leckage dem Druckluftsystem (1) entweichende Luftstrom oder die Aktivität mindestens eines Druckluftverbrauchers gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Kolbenpumpe (6) durch Umschaltung des Ganges der Antriebsvorrichtung (7) und / oder Modifizierung von deren Drehzahl modifiziert wird.